背景
納米粒子可以是至少一維小于 100 納米 (nm) 的工程粒子或天然粒子。 在過去的幾十年中,納米技術(shù)發(fā)展迅速,隨后增加了對二氧化鈦、氧化鋅 (ZnO)、石墨烯和更小的量子點等納米粒子的需求。 這些納米粒子被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè),包括服裝、食品和化妝品,具有小尺寸和優(yōu)異的光學(xué)性能。
多途徑暴露是納米粒子廣泛應(yīng)用的結(jié)果。 納米粒子可以通過皮膚接觸、吸入或攝入以及靜脈注射進入人體。 沉積后,納米顆??梢员簧掀ぜ毎⒎尉奘杉毎透鞣N其他細胞類型吸收并分布在全身。
一旦納米粒子進入體內(nèi),它們就會在它們的靶器官中積累,例如脾臟、肝臟或腎臟,并可能分布到心臟和大腦。 最近的研究已經(jīng)描述了 的體外 毒性,這增加了解決這些粒子安全性的緊迫性。
巨噬細胞同時屬于免疫系統(tǒng)和單核吞噬系統(tǒng) (MPS),是免疫反應(yīng)的重要成員,因為它們吞噬了大約 95% 的入侵納米顆粒。 然而,巨噬細胞易受外來納米顆粒的影響,因此部分參與了組織損傷的過程。
研究結(jié)果
被巨噬細胞內(nèi)化或靶向巨噬細胞的納米顆粒可以通過產(chǎn)生功能損傷和降低細胞活力來誘導(dǎo)細胞毒性。
目前 的體外 巨噬細胞模型主要考慮肺泡巨噬細胞、小膠質(zhì)細胞和肝巨噬細胞。 在 KUP5 和 Hepa1-6 細胞系的情況下,在兩種細胞系中暴露于銀 (Ag)、氧化銅 (CuO)、五氧化二釩 (V 2 O 5 ) 和 ZnO 納米顆粒后,均報告了顯著的細胞毒性。
還評估了影響納米顆粒暴露后巨噬細胞細胞毒性的物理化學(xué)因素。 為此,納米粒子的大小、形狀、電荷和表面特性會影響它們的吸收和細胞相互作用。尺寸被認為是納米顆粒吸收的重要因素。 通常,尺寸越小,細胞毒性越大。
納米粒子也有各種形狀,例如環(huán)形和管狀,其中球形納米粒子最容易被細胞內(nèi)化。 值得注意的是,球形納米粒子的細胞毒性較小,這與普遍認為毒性最強的納米粒子很容易內(nèi)化的觀點相反。
納米顆粒的表面改性也有助于它們的整體細胞毒性。 例如,二氧化硅涂層顯著提高了氧化釓納米顆粒的生物相容性,從而降低了它們的細胞毒性。
納米顆粒介導(dǎo)的毒性作用以遺傳損傷、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的形式出現(xiàn)。 此外,與細胞變化和相互作用有關(guān)的五個關(guān)鍵方面包括巨噬細胞的內(nèi)化、DNA損傷、細胞死亡以及活性氧(ROS)和細胞因子的產(chǎn)生。
細胞內(nèi)化是將外來顆粒攝入細胞的過程。 因此,這個過程受表面分子的物理和化學(xué)性質(zhì)的影響。 侵入的納米顆粒主要通過巨噬細胞的吞噬活性被吞噬。
不同納米顆粒的 ROS 產(chǎn)生機制不同,線粒體是 ROS 產(chǎn)生的主要來源。 重要的是,并非所有納米粒子都會誘導(dǎo) ROS 產(chǎn)生,大多數(shù)金屬納米粒子通過芬頓型反應(yīng)誘導(dǎo)羥基反應(yīng)而產(chǎn)生毒性。
納米粒子誘導(dǎo)巨噬細胞細胞毒性的機制類似于納米粒子的經(jīng)典毒性機制,即促炎細胞因子的產(chǎn)生和釋放以及隨后的炎癥反應(yīng)。 納米顆粒還可以通過直接接觸或通過氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)誘導(dǎo) DNA 損傷。
細胞死亡是最不利的細胞變化,它可能以細胞凋亡的形式出現(xiàn),也稱為程序性死亡、自噬和壞死,或非程序性死亡。 不同類型的納米顆粒誘導(dǎo)不同類型的細胞死亡。
結(jié)論
在目前的研究中,研究人員總結(jié)了納米顆粒在體外并描述了這種相互作用后出現(xiàn)的細胞變化。 總之,納米顆粒引起的巨噬細胞毒性主要通過納米顆粒內(nèi)化、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細胞死亡和 DNA 損傷來證明。
未來,研究人員應(yīng)研究非經(jīng)典毒性機制,進一步探索 的體內(nèi)巨噬細胞毒性。
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